蚯蚓粪对城镇污泥降解的影响

巩正，王惠，陈学民*，田维平，伏小勇

1.兰州交通大学环境与市政工程学院 2.兰州兴蓉环境发展有限责任公司

活性污泥法是处理城市污水广泛使用的方法，但处理过程会产生大量的剩余活性污泥。剩余活性污泥中有机质主要由细菌、真菌、原生动物和后生动物组成，其脱水后在环境条件发生变化时会导致污泥中微生物大量死亡，出现腐败发臭现象，对环境产生不良影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

将取自兰州市安宁污水处理厂的含水率为79.6%的脱水污泥制成粒径为5 mm左右的颗粒污泥用于试验，将蚯蚓处理城镇污泥后的产物用作试验用的蚯蚓粪。污泥和蚯蚓粪理化指标如表1所示。

表1 试验污泥和蚯蚓粪理化指标

1.2 试验方法

试验共设2个处理系统，以添加蚯蚓粪的污泥作为处理组(WF)，不添加蚯蚓粪的污泥作为对照组(W)，每个处理组各设3个平行。用不锈钢盆作为试验反应器，其直径为36 cm，高为12 cm。每个反应器中分别放入3.0 kg试验污泥，WF按质量比2∶1添加1.5 kg蚯蚓粪并混合均匀。每个反应器上覆盖塑料膜保湿，置于(20±1)℃的生物培养箱中，对反应器定期进行翻动。试验共进行50 d，分别于试验第0、2、4、6、8、10、12、16、20、24、28、35、50天取污泥样进行检测。

1.3 数据处理

用Excel 2007软件对数据进行统计分析，用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析(ANOVA)，利用最小显著关系(LSD)法进行差异性检验，用Canoco 5软件对数据进行主成分分析(PCA)[12]。

2 结果与讨论

2.1 蚯蚓粪对污泥理化指标的影响

2.1.1有机质浓度

不同处理组污泥中OM浓度变化如图1所示。由图1(a)可知，W与WF的OM浓度均随时间呈线性下降趋势，整个试验过程中，WF的OM浓度始终低于W，表明添加蚯蚓粪能够促进污泥中OM的降解。与W相比，WF污泥中OM浓度降低了4.2%。对比W和WF的OM浓度变化可知，在不添加蚯蚓粪时污泥中OM也得到了较好的降解，这可能与污泥造粒后极大地发挥了污泥中土著微生物降解有机物的作用有关。由图1(b)可知，WF的WSC/OM低于W，表明添加蚯蚓粪可加快污泥中WSC的利用。

注：*表示处理间差异显著(P<0.05)。图1 不同处理组污泥中有机质浓度的变化Fig.1 Variation of organic matter of sludge in different treatment groups

注：*表示处理间差异显著(P<0.05)。图2 不同处理组污泥pH、EC变化Fig.2 Variation of pH and EC of sludge in different treatment groups

2.1.2pH、EC

不同处理组污泥pH、EC变化如图2所示。由图2(a)可知，WF的pH在试验前期呈上升趋势，在试验中期升至7.23(增加了0.33)，试验后期则呈下降趋势；W的pH始终呈上升趋势，试验结束时pH较初始增加了0.64。整个试验过程中，WF的pH变化始终小于W。pH是影响微生物生存最重要的环境指标之一，pH通过影响物质的离子化程度从而影响微生物对营养物质的吸收[13]，相对稳定的pH环境有利于微生物的新陈代谢，从而加快污泥中有机质分解。因此，蚯蚓粪对pH的稳定作用有利于维持污泥中微生物的生理生化功能。EC是指示污泥有机质矿化程度的指标，由图2(b)可知，整个试验过程中WF的EC均显著高于W，试验结束时WF的EC较W高79%，说明添加蚯蚓粪可加速污泥中有机质矿化。

2.1.3氮素

注：*表示处理间差异显著(P<0.05)。图3 不同处理组污泥中氮素变化Fig.3 Variation of nitrogen of sludge in different treatment groups

2.2 相关性分析

表2 不同处理组理化指标相关性分析

注：*表示在0.05水平(双尾)上显著相关；**表示在0.01水平(双尾)上显著相关。

2.3 主成分分析

表3 主成分及相关系数

注：PC1、PC2为2个主坐标成分，其中PC1占比为52.05%，PC2占比为35.13%；处理组字母前的数字表示天数。图4 主成分分析Fig.4 Principal component analysis

3 结论

(1)污泥降解试验中，添加蚯蚓粪可加快污泥中有机质的降解，加快污泥中WSC的利用，使污泥有机质降解程度更高，矿化速度更快；通过添加蚯蚓粪可减小污泥pH变化幅度，从而稳定微生物生存环境，有利于维持微生物较高的代谢水平，促进污泥中有机质的降解。

(3)添加蚯蚓粪对城镇污泥降解的促进作用明显且有助于其快速稳定，蚯蚓粪可以作为加速城镇污泥生物降解的优良添加剂。